Planter er ikke bare passive mottakere av klimaendringer

Planter blir påvirket av klimaendringer, og plantene påvirker selv klimaet tilbake. Men det er ikke så lett å studere akkurat hvordan dette samspillet foregår ute i naturen.

Derfor har forskere ved Universitetet i Oslo plantet hundrevis av dvergbjørkfrø i laboratoriet. Bare slik kan de isolere ulike klimaeffekter og finne ut hva som egentlig skjer.

– Jordoverflaten og atmosfæren påvirker hverandre, og plantene dekker jo store deler av jordoverflaten, sier stipendiat Astrid Vatne ved Institutt for geofag.

– Med klimaendringene blir det varmere. Da blir lufta relativt tørrere fordi luftas evne til å holde på vann går opp. Da får vi et større «sug» fra lufta til å trekke vann ut av plantene, av jorda og alle andre overflater, sier hun til Titan.uio.no.

Vatne er hydrolog og forsker på vannsyklusen, det hydrologiske kretsløpet som det også kalles. Dette handler blant annet om hvordan vannet beveger seg gjennom jorda og hvordan det stadig er i bevegelse gjennom fordampning og nedbør, og hvordan vannet infiltrerer jorda og går via grunnvann og elver ut til havet.»

I dette prosjektet fokuserer forskerne på fordampningen.

– Siden plantene styrer en del av vannsyklusen, ønsker vi å se på hvordan dvergbjørk oppfører seg når lufta blir tørr og når bakken blir tørr i ulike kombinasjoner, sier Vatne til Titan.uio.no.

Grunnen til at de bruker akkurat dvergbjørk, er at den er veldig utbredt i de boreale og arktiske områder de studerer.

Veies og måles hver morgen

Vatne har fått hjelp av forsker Ane Vollsnes ved Institutt for biovitenskap til å sette opp et eksperiment der de kan få svar på disse spørsmålene. Dvergbjørkene er fordelt i to rom med ulik luftfuktighet. I hvert rom er det noen planter som får så mye vann som de trenger og andre som får litt for lite. Dermed blir det fire mulige kombinasjoner.

– Når det er tørt for vegetasjonen ute i naturen, er det gjerne tørt i bakken og i lufta samtidig. Vi skiller disse to faktorene og studerer dem hver for seg, sier Vollsnes.

Hver morgen blir hver enkelt plante veid og vannet med så mye vann som har forsvunnet siden morgenen før. Slik sørger forskerne for at jorda holder seg akkurat så fuktig som de ønsker.

– Noen har nok vann til å gjøre det de vil. Andre har litt mindre vann, så de blir litt stressa, men ikke så stressa at de dør. Så ser vi på responsen til planten på henholdsvis tørr luft og tørr jord og kombinasjonen av dem, sier Astrid Vatne.

På denne måten håper de å få bedre kunnskap om hvordan klimamodellene stemmer med det de finner i eksperimentet i Plantelabben.

– Da kan vi sammenligne vårt resultat med de modellene som blir brukt og se om de klarer å representere den oppførselen, sier Vatne.

Kanskje de holder igjen litt?

Når forskere henter informasjon om luftfuktighet fra målestasjoner ute i naturen, sier ikke disse noe om hvor fuktigheten, altså vannet, kommer fra. De sier heller ikke noe om hvordan plantene reagerer.

– Vi ønsker blant annet å undersøke om planten beskytter seg selv mot å miste mye vann når lufta blir tørr selv om den har mye vann tilgjengelig i jorda, sier Vatne.

Det kan hende at plantene ikke bare passivt forholder seg til at lufta blir tørrere, om de uten protester bare slipper ut vann gjennom de små spalteåpningene som kalles stomata. Kanskje de tvert imot holder litt igjen selv om de har nok vann ned i jorda og selv om den tørre lufta gjerne vil suge til seg litt fuktighet.

– Det vil ha mye å si for vannets syklus i et område om det er plantene som bestemmer mye eller ikke, sier Vollsnes.

Måler fotosyntesen

Vollsnes bruker et spesialinstrument for å få svar på akkurat disse spørsmålene. Noen av bladene fra en levende plante plasseres inne i et kammer der hun kan gjøre mange slags målinger. Hun kan rett og slett studere fotosyntesen i disse bladene på nært hold.

– Vi bruker dette instrumentet for å måle fotosyntesehastighet, hvor fort planten henter CO₂ fra lufta. Vi måler hvor mye CO₂ det er i luft som ikke har gått forbi planten og hvor mye CO₂ det er i luft som har passert bladene. Forskjellen er det planten har tatt, sier Vollsnes.

– Samtidig måler den det samme for vann i lufta som ikke har gått forbi bladene og luft som har gått forbi bladene. Derfor kan vi også beregne hvor mye vann som har gått ut i lufta fra bladene.

Dette vil igjen påvirke luftfuktigheten, temperaturen og hvor mye CO₂ plantene tar opp.

– Det som skjer inne i kammeret, er koblingen mellom planten og klimaforskning, sier Vollsnes.

Ikke vilje og intelligens, men kanskje en slags fornuft

Det er ingen vilje eller det vi vanligvis ser på som intelligens som ligger bak plantenes «valg».

– Men man kan kanskje si at det er en slags fornuft. Plantene gjør det som er fornuftig for å sikre sin egen overlevelse. Det tas en slags avgjørelser forskjellige steder i planten som bestemmer utfallet, sier Vollsnes.

– Det plantene gjør, vil påvirke fordampningen og dermed resten av den hydrologisk syklusen. Jo mer vann plantene fordamper, desto mindre havner i elver, kraftmagasiner og drikkevannskilder lenger ned i vannsyklusen, sier Vatne.

– Dette er ting vi trenger å forstå bedre for å kunne modellere og for å kunne predikere hva som skjer hvis det blir enda varmere, sier hun.

Forsøket viser en kraftig nedgang, mer enn 40 prosent, i stomataåpning når lufta blir tørrere, selv når plantene har nok vann tilgjengelig i jorda.

– Vi ser også tydelig at kombinasjonen av tørr luft og tørr jord gir mest stenging av stomata, sier Vatne.

Tekst: Eivind Torgersen, Titan.uio.no